CN210296499U - 补锂装置及电池生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种补锂装置及电池生产线，涉及电池制备技术领域。该补锂装置包括真空仓、补锂机构、放卷机构及收卷机构，真空仓内能够通入保护气体，补锂机构、放卷机构及收卷机构依次设置于真空仓内，放卷机构用于将负极卷材放卷至补锂机构，补锂机构用于对负极卷材上的负极极片进行补锂作业，且收卷机构用于收卷经补锂机构补锂的负极极片。该补锂装置及电池生产线具有效率较高，且安全性较高的特点。

Description

补锂装置及电池生产线

技术领域

本实用新型涉及电池制备技术领域，具体而言，涉及一种补锂装置及电池生产线。

背景技术

目前，对锂离子电池的负极补锂工艺存在多种形式，如锂箔补锂、锂粉补锂、锂金属负极等，但大多数都是在实验室条件下，应用手套仓真空氩气环境中完成的工艺验证，其补锂效率较低，且具有较高的安全风险。

有鉴于此，研发设计出一种能够解决上述技术问题的补锂装置及电池生产线显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种补锂装置，其具有效率较高，且安全性较高的特点。

本实用新型的另一目的在于提供一种电池生产线，其具有效率较高，且安全性较高的特点。

本实用新型提供一种技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种补锂装置，包括真空仓、补锂机构、放卷机构及收卷机构；所述补锂机构、所述放卷机构及所述收卷机构依次设置于所述真空仓内，所述放卷机构用于将负极卷材放卷至所述补锂机构，所述补锂机构用于对所述负极卷材上的负极极片进行补锂作业，且所述收卷机构用于收卷经所述补锂机构补锂的所述负极极片。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述补锂装置还包括过渡仓，所述过渡仓上设有第一仓门，所述第一仓门与所述过渡仓连接，以连通或断开所述过渡仓的内部空间与外部空间；所述过渡仓与所述真空仓连接，所述真空仓上设有第二仓门，且所述第二仓门能够连通或断开所述过渡仓的内部空间与所述真空仓的内部空间；所述放卷机构相对于所述过渡仓设置，以用于由所述过渡仓接收所述负极卷材。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述补锂装置还包括补锂安装架，所述真空仓上设有第三仓门，所述第三仓门能够连通或断开所述真空仓的内部空间与外部空间；所述补锂安装架滑动连接于所述真空仓，且所述补锂机构、放卷机构及收卷机构均安装于补锂安装架，以使所述补锂机构、放卷机构及收卷机构能够经所述第三仓门滑出或滑入所述真空仓。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述补锂机构包括喷镀器和喷镀回收器，所述喷镀回收器内设有喷镀空间，所述喷镀空间用于供所述负极极片穿过，以回收溶锂溶液；所述喷镀器安装于所述喷镀回收器，且能够向所述喷镀空间喷射所述溶锂溶液，以对所述负极极片进行补锂作业。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述补锂机构还包括烘干器，所述烘干器设置于所述喷镀回收器靠近所述收卷机构的一侧，且所述烘干器用于对所述负极极片进行烘干。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述补锂机构还包括剔除器，所述剔除器设置于所述喷镀回收器靠近所述收卷机构的一侧，且用于剔除所述负极卷材上的杂物。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，所述补锂机构包括浸镀器，所述浸镀器内设有浸镀空间，所述浸镀空间能够容置溶锂溶液，且用于供所述负极极片穿过，以向所述负极极片进行补锂作业。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，所述收卷机构包括依次设置的收卷纠偏器、收卷传动辊、收卷张力调节器及收卷辊；所述负极极片能够依次绕过所述收卷纠偏器、所述收卷传动辊、所述收卷张力调节器及所述收卷辊，以将经所述补锂机构的负极极片收卷至所述收卷辊。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，所述放卷机构包括依次设置的放卷辊、放卷传动辊、放卷张力调节器及放卷纠偏器；所述放卷辊用于安装所述负极卷材，并向外放卷所述负极卷材，且所述负极极片能够依次绕所述放卷传动辊、所述放卷张力调节器及所述放卷纠偏器，以放卷所述负极极片至所述补锂机构。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电池生产线，包括所述的补锂装置。所述补锂装置包括真空仓、补锂机构、放卷机构及收卷机构；所述补锂机构、所述放卷机构及所述收卷机构依次设置于所述真空仓内，所述放卷机构用于将负极卷材放卷至所述补锂机构，所述补锂机构用于对所述负极卷材上的负极极片进行补锂作业，且所述收卷机构用于由所述补锂机构收卷所述负极极片。

相比现有技术，本实用新型实施例提供的补锂装置及电池生产线相对于现有技术的有益效果是：

补锂机构、放卷机构及收卷机构依次设置于真空仓内，并且，放卷机构用于安装负极卷材，且能够放卷负极卷材至补锂机构，而补锂机构用于对负极卷材的负极极片进行补锂作业，并且，在补锂机构对负极极片完成补锂作业后，收卷机构可收卷经补锂机构补锂的负极极片，以形成负极卷材。这样一来，通过自动进行的放卷、补锂及收卷作业，以提高补锂效率，且通过在真空仓内进行补锂作业，使得补锂作业更加安全，提高补锂装置的安全性。

为使本实用新型的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的补锂装置应用于电池生产线的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的补锂装置的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的补锂装置的剖面结构示意图。

图标：100-电池生产线；20-输送机构；10-补锂装置；11-补锂安装架；12-真空仓；121-第二仓门；122-第三仓门；13-过渡仓；131-第一仓门；15-补锂机构；151-喷镀器；152-喷镀回收器；153-喷镀空间；154-烘干器；155-烘干回收器；156-烘干空间；157-剔除器；158-剔除回收器；17-放卷机构；171-放卷辊；172-放卷传动辊；173-放卷张力调节器；174-放卷纠偏器；19-收卷机构；192-收卷传动辊；193-收卷张力调节器；194-收卷辊；90-负极卷材；91-负极极片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

实施例：

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的补锂装置10应用于电池生产线100的结构示意图。

本实用新型实施例提供一种补锂装置10，该补锂装置10具有效率较高，且安全性较高的特点。该补锂装置10能够应用于电池生产线100或电池材料加工场景等，当然，该补锂装置10也能够独立使用。

其中，以补锂装置10应用于电池生产线100为例，该电池生产线100包括补锂装置10，且通过补锂装置10对负极卷材90进行补锂作业，以提高电池的总容量和能量密度，当然，该电池生产线100还可包括输送机构20，该输送机构20靠近补锂装置10设置，且用于向补锂装置10输送负极卷材90，或者由补锂装置10向外输送负极卷材90，该输送机构20可以为输送传送带或转移机械臂等传输装置。

由于电池生产线100采用了本实用新型实施例提供的补锂装置10，所以该电池生产线100也具有效率较高，且安全性较高的特点。

以下将具体介绍本实用新型实施例提供的补锂装置10的结构组成、工作原理及有益效果。

请参阅图2和图3，图2为本实用新型实施例提供的补锂装置10的结构示意图。图3为本实用新型实施例提供的补锂装置10的剖面结构示意图。

该补锂装置10包括真空仓12、补锂机构15、放卷机构17及收卷机构19，输送机构20靠近所述真空仓12设置，补锂机构15、放卷机构17及收卷机构19分别于真空仓12内进行放卷、补锂及收卷作业，通过自动进行以提高其补锂效率，且通过于真空仓12内进行补锂作业，以提高补锂作业的安全性。

其中，真空仓12内能够通入保护气体，而补锂机构15、放卷机构17及收卷机构19依次设置于真空仓12内，并且，放卷机构17用于安装负极卷材90，且能够放卷负极卷材90至补锂机构15，而补锂机构15用于对负极卷材90的负极极片91进行补锂作业，并且，在补锂机构15对负极极片91完成补锂作业后，收卷机构19可收卷经补锂机构15补锂的负极极片91，再形成负极卷材90。

这样一来，通过自动进行的放卷、补锂及收卷作业，以提高补锂效率，且通过于真空仓12内进行补锂作业，使得补锂作业更加安全，提高补锂装置10的安全性。

锂离子电池在首次充放电过程中，有机电解液在负极表面还原分解，形成固体电解质相界面SEI膜(solid electrolyte interphase)，永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库伦效率偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度，对于高容量的负极，首次锂损耗甚至更高。通过对负极极片91进行补锂，可抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。现有的，应用手套仓的真空氩气环境中完成的工艺效率较低，难以满足电池生产线100产业化的补锂作业速率需求，并且具有较高的安全风险，补锂质量较不稳定，通过本实施例提供的补锂装置10，可助力锂离子电池行业对能量密度提升的市场需求。

需要说明的是，真空仓12内的环境可为充满氩气的环境，且氧气含量和水含量控制在一定范围内，以确保极片补锂工作高质量进行。

请继续参阅图2，补锂装置10还可包括过渡仓13，且在过渡仓13上设有第一仓门131，第一仓门131与过渡仓13连接，以连通或断开过渡仓13的内部空间与外部空间，换言之，第一仓门131用于开启或关闭过渡仓13。

并且，该过渡仓13与真空仓12连接，而真空仓12上还设有第二仓门121，且第二仓门121能够连通或断开过渡仓13的内部空间与真空仓12的内部空间，或者说，第二仓门121用于开闭真空仓12和过渡仓13之间的空间。而放卷机构17相对于过渡仓13设置，以用于由过渡仓13接收负极卷材90。

这样一来，在进行上料时，操作人员可关闭第二仓门121，再打开第一仓门131，以保持真空仓12内的环境，且在向完成过渡仓13内装入负极卷材90后关闭第一仓门131，调节过渡仓13内的环境后，再打开第二仓门121，以便于放卷机构17接收过渡仓13中的负极卷材90，以降低调整真空仓12内环境所用时间，提高上料效率。

需要说明的是，在本实施例中，补锂装置10还可包括两个过渡仓13，其可与收卷机构19相对，其也具有连通或断开内部空间和外部空间的仓门，连通或断开内部空间和真空仓12的内部空间的仓门，以便于对负极卷材90进行下料存储。

进一步地，补锂装置10还可包括补锂安装架11，此外，真空仓12上还可设有第三仓门122，该第三仓门122能够连通或断开真空仓12的内部空间与外部空间，也就是说，第三仓门122用于开启或关闭真空仓12。

其中，补锂安装架11滑动连接于真空仓12，并且，补锂机构15、放卷机构17及收卷机构19均安装于补锂安装架11，以使补锂机构15、放卷机构17及收卷机构19能够经第三仓门122滑出或滑入真空仓12，换言之，补锂安装件可相对于真空仓12滑动，且可由第三仓门122滑出真空仓12的内部空间，以使，操作人员可在外部空间对补锂机构15、放卷机构17及收卷机构19进行维护安装等操作，提高补锂装置10的便利性。

请继续参阅图3，补锂机构15还可包括喷镀器151和喷镀回收器152，该喷镀回收器152内设有喷镀空间153，喷镀空间153用于供负极极片91穿过，以回收溶锂溶液。

而喷镀器151安装于喷镀回收器152，且能够向喷镀空间153喷射溶锂溶液，以对负极极片91进行补锂作业。

这样一来，在负极极片91在穿过喷镀空间153至收卷机构19的过程中，喷镀器151相喷镀空间153内的负极极片91喷镀溶锂溶液，以对负极极片91进行补锂作业，且由于喷镀作业在喷镀空间153内进行，所以在喷镀的时候，喷镀回收器152可进行回收喷镀溶锂溶液的操作，以提高溶锂溶液的利用率，且保持真空仓12内的环境稳定。并且锂金属溶解于溶锂溶液中，其在一定程度上更加安全，特别是相对于喷锂粉锂箔等补锂工艺。

需要说明的是，在本实施例中，喷镀器151设置于喷镀空间153内，且可抽取喷镀回收器152内的溶锂溶液，以向喷镀空间153内的负极极片91喷射溶锂溶液，以对负极极片91进行喷镀补锂作业，进一步提高溶锂溶液的利用率，降低管路布设的复杂度。

需要说明的是，在本实施例中，喷镀回收器152包括上下盖体(图未标)，以围成喷镀空间153，且在喷镀回收器152的两端设置有导向辊(图未示)，以限制负极极片91在喷镀空间153中的位置，保持喷镀效果。

此外，在其他实施例中，补锂机构15也可包括浸镀器，该浸镀器内设有浸镀空间，该浸镀空间用于容置溶锂溶液，且用于供负极极片91于所述溶锂溶液中穿过，使得负极极片91在经浸镀空间时完成补锂作业。也就是说，在负极极片91经过浸镀器时，溶锂溶液附着于负极极片91，使其表面形成镀层，便完成对负极极片91的补锂作业。

进一步地，补锂机构15还可包括烘干器154，烘干器154设置于喷镀回收器152靠近收卷机构19的一侧，且烘干器154用于对负极极片91进行烘干，换言之，负极极片91在经喷镀器151进行补锂作业后，再经烘干器154烘干，提高对负极极片91的补锂质量。

需要说明的是，补锂机构15还可包括烘干回收器155，烘干回收器155内设有烘干空间156，烘干空间156用于供负极极片91穿过，烘干器154安装于烘干回收器155，且能够对烘干空间156加热，需要说明的是，在本实施例中，烘干回收器155包括上下盖体(图未标)，以围成烘干，此外，在烘干回收器155的两端设置也有导向辊(图未示)，以限制负极极片91在烘干空间156中的位置，提高烘干的均匀性，保持烘干效果稳定。

进一步地，补锂机构15还可包括剔除器157，剔除器157设置于喷镀回收器152靠近收卷机构19的一侧，且用于剔除负极卷材90上的杂物。在烘干过程中，负极极片91表面会产生一定量的溶液烘干残留物附着在负极极片91表面的情况，如附着溶液结晶物等，该剔除器157可进行残留物的清除，在本实施例中，剔除器157可以为设置于负极极片91上下的毛刷等。

需要说明的是，在本实施例中，补锂机构15还可包括剔除回收器158，剔除回收器158设置于剔除器157下方，且用于产生负压，以负压回收上述的杂物。

请继续参阅图3，收卷机构19可包括依次设置的收卷传动辊192、收卷张力调节器193及收卷辊194，还可包括收卷纠偏器(图未示)，并且，负极极片91能够依次绕过收卷纠偏器、收卷传动辊192、收卷张力调节器193及收卷辊194，以将经补锂机构15的负极极片91收卷至收卷辊194。换言之，负极极片91先经收卷纠偏器对其进行位置纠偏，再通过收卷传动辊192至收卷张力调节器193，收卷张力调节器193对负极极片91的张力进行调节，负极极片91再于收卷辊194上进行收卷，形成负极卷材90，这样一来，以提高负极卷材90的收卷质量，提高电池生产线100的整体质量。

需要说明的是，在本实施例中，收卷传动辊192的数量为多个，以对负极极片91进行导向，保持负极极片91与收卷张力调节器193及收卷纠偏器的紧密配合，提高收卷的稳定性。

进一步地，放卷机构17可包括依次设置的放卷辊171、放卷传动辊172、放卷张力调节器173及放卷纠偏器174，其中，放卷辊171用于安装负极卷材90，并向外放卷负极卷材90，且负极极片91能够依次绕放卷传动辊172、放卷张力调节器173及放卷纠偏器174，以放卷负极极片91至补锂机构15。换言之，负极卷材90由放卷辊171放卷至放卷传动辊172，再至放卷张力调节器173调节负极极片91的张力，再经放卷纠偏器174对负极极片91进行位置纠偏，以提高补锂机构15对负极极片91的补锂质量和稳定性。

需要说明的是，在本实施例中，放卷传动辊172的数量为多个，以对负极极片91进行导向，保持负极极片91与放卷张力调节器173及放卷纠偏器174的紧密配合，提高放卷的稳定性。

在工作时，负极卷材90由过渡仓13上料，放卷机构17的放卷辊171接收负极卷材90后，依次经放卷传动辊172、放卷张力调节器173及放卷纠偏器174至补锂机构15，补锂机构15的喷镀器151于喷镀回收器152中对负极极片91进行喷镀补锂作业，再经烘干器154进行烘干工序，剔除器157再对负极极片91上的附着物进行剔除，负极极片91再经收卷机构19的收卷纠偏器、收卷传动辊192、收卷张力调节器193及收卷辊194，以使负极极片91卷绕至收卷辊194上。成品后的负极卷材90再进入下料位置的过渡仓13进行存储。其中，在卷绕过程中，收卷机构19和放卷机构17的张力、纠偏功能件可确保卷绕的工艺要求。

本实用新型实施例提供的补锂装置10的工作原理是：

补锂机构15、放卷机构17及收卷机构19依次设置于真空仓12内，并且，放卷机构17用于安装负极卷材90，且能够放卷负极卷材90至补锂机构15，而补锂机构15用于对负极卷材90的负极极片91进行补锂作业，并且，在补锂机构15对负极极片91完成补锂作业后，收卷机构19可收卷经补锂机构15补锂的负极极片91，再形成负极卷材90。这样一来，通过自动进行的放卷、补锂及收卷作业，以提高补锂效率，且通过于真空仓12内进行补锂作业，使得补锂作业更加安全，提高补锂装置10的安全性。

综上所述：

本实用新型实施例提供一种补锂装置10，其具有效率较高，且安全性较高的特点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，在不冲突的情况下，上述的实施例中的特征可以相互组合，本实用新型也可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。并且，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种补锂装置，其特征在于，包括真空仓、补锂机构、放卷机构及收卷机构；

所述真空仓内能够通入保护气体，所述补锂机构、所述放卷机构及所述收卷机构依次设置于所述真空仓内，所述放卷机构用于将负极卷材放卷至所述补锂机构，所述补锂机构用于对所述负极卷材上的负极极片进行补锂作业，且所述收卷机构用于由所述补锂机构收卷所述负极极片。

2.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，所述补锂装置还包括过渡仓，所述过渡仓上设有第一仓门，所述第一仓门与所述过渡仓连接，以连通或断开所述过渡仓的内部空间与外部空间；

所述过渡仓与所述真空仓连接，所述真空仓上设有第二仓门，且所述第二仓门能够连通或断开所述过渡仓的内部空间与所述真空仓的内部空间；

所述放卷机构相对于所述过渡仓设置，以用于由所述过渡仓接收所述负极卷材。

3.根据权利要求1所述的补锂装置，其特征在于，所述补锂装置还包括补锂安装架，所述真空仓上设有第三仓门，所述第三仓门能够连通或断开所述真空仓的内部空间与外部空间；

所述补锂安装架滑动连接于所述真空仓，且所述补锂机构、放卷机构及收卷机构均安装于补锂安装架，以使所述补锂机构、放卷机构及收卷机构能够经所述第三仓门滑出或滑入所述真空仓。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的补锂装置，其特征在于，所述补锂机构包括喷镀器和喷镀回收器，所述喷镀回收器内设有喷镀空间，所述喷镀空间用于供所述负极极片穿过，以回收溶锂溶液；

所述喷镀器安装于所述喷镀回收器，且能够向所述喷镀空间喷射所述溶锂溶液，以对所述负极极片进行补锂作业。

5.根据权利要求4所述的补锂装置，其特征在于，所述补锂机构还包括烘干器，所述烘干器设置于所述喷镀回收器靠近所述收卷机构的一侧，且所述烘干器用于对所述负极极片进行烘干。

6.根据权利要求5所述的补锂装置，其特征在于，所述补锂机构还包括剔除器，所述剔除器设置于所述烘干器靠近所述收卷机构的一侧，且用于剔除所述负极卷材上的杂物。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的补锂装置，其特征在于，所述补锂机构包括浸镀器，所述浸镀器内设有浸镀空间，所述浸镀空间能够容置溶锂溶液，且用于供所述负极极片于所述溶锂溶液穿过，以向所述负极极片进行补锂作业。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的补锂装置，其特征在于，所述收卷机构包括依次设置的收卷纠偏器、收卷传动辊、收卷张力调节器及收卷辊；

所述负极极片能够依次绕过所述收卷纠偏器、所述收卷传动辊、所述收卷张力调节器及所述收卷辊，以将经所述补锂机构的负极极片收卷至所述收卷辊。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的补锂装置，其特征在于，所述放卷机构包括依次设置的放卷辊、放卷传动辊、放卷张力调节器及放卷纠偏器；

所述放卷辊用于安装所述负极卷材，并向外放卷所述负极卷材，且所述负极极片能够依次绕所述放卷传动辊、所述放卷张力调节器及所述放卷纠偏器，以放卷所述负极极片至所述补锂机构。

10.一种电池生产线，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的补锂装置。

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